BUISCONSTRUCTIES N DE ARCHITECTUUR Mick Eekhout
• Technische Universiteit Delft
Staalbouw lnstituut
BUISCONSTRUCTIES IN DE ARCHITECTUUR
Prof dr ir Mick Eekhout
Dit boek is tot stand gekomen door een gezamenlijk initiatief van het Staalbouw lnstituut, de vereniging CIDECT (Comite International pour le Developpement et !'Etude de Ia Construction Tubulaire) en de leerstoel Productontwikkeling aan de faculteit der Bouwkunde TU Delft. Het project werd financieel gesubsidieerd door de E.E.G. in Brussel.
In houdsopgave: Voorwoord door dr Alan J. Brookes
5
lnleiding
7
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Historische ontwikkelingen
11
1.1
Van ijzer tot stalen buizen
12
1.2
Buisconstructies in historisch perspectief
19
Architectonisch antwerp
29
2.1
Abstract versus materieel antwerp
33
2.2
Constructies in glas en staal
35
2.3
Toekomstige architecten en technologie
37
Bouwconstructief antwerp
41
3.1
Kolommen
48
3.2
Oaken en vloeren
58
Draagconstructief antwerp
67
4.1
Verticale buisconstrcties
72
4.2
Massa-actieve constructies: balken
76
4.3
Vectoractieve constructies: vakwerken
79
4.4
Vlakactieve constructies: schalen
86
4.5
Vormactieve constructies : tenten en koepels
87
4.6
Combinaties
90
lndustrieel antwerp
91
5.1
Productiefilosofie
92
5.2
Buisproductie
100
5.3
Fabricage van buisconstructies
104
5.4
Knooppunten
113
5.5
Bescherming
117
5.6
Assemblage en montage
117
Toekomstige ontwikkelingen
121
Literatuur
127
lnhoudsopgave
3
Voorwoord Een opvallende eigenschap van de moderne architectuur is de uitdrukkingskracht van haar draagconstructies. In sommige gebouwen zoals lnmos en East Croydon Station worden stalen buisconstructies benut om grote overspanningen te creeren. In andere gebouwen zoals Renault en Fleetguard worden ze ook gebruikt als een gemakkelijk herkenbaar symbolisch middel in de vorm van mastconstructies. In aile gevallen is het belangrijk dat de combinatie van constructieve componenten , elementen, knooppunten en voetpuntdetails goed worden ontworpen. Architecten en bouwtechnici zijn gefascineerd door de ontwerpmogelijkheden van dergelijke constructies en de bijbehorende details. Ze hebben samengewerkt om een gemeenschappelijk taalgebruik te ontwikkelen voor de architectuur in de moderne samenleving. Het mag daarom geen verrassing zijn dat CIDECT het initiatief nam om professor Mick Eekhout een boek te Iaten schrijven over 'Buisconstructies in de architectuur', als samenvatting van de huidige stand van de techniek met voorbeelden van de beste gebouwen over de hele wereld. Wat wellicht verrassend zal zijn, is de wijze waarop professor Eekhout het thema van Konrad Wachsmann 'Wendepunkt im Bauen' heeft voortgezet door aan te tonen hoe de technologie van buisconstructies haar bijdrage kan leveren aan de magie van het bouwen als creatieve kunstvorm. In zijn overzicht over de historische ontwikkelingen van staalconstructies belicht hij de voortdurende zoektocht naar innovatieve, economische en bekwaam vormgegeven constructies om de materialisering van de architectonische ruimte te versterken. Onderdelen van constructies worden omschreven evenals hun respectievelijke produktie en montagetechnieken. Door de relatie tussen architecten en technologie in de volgende generatie te voorspellen moedigt dit boek ook de rol aan van de architect als Ieider van het bouwproces, terwijl tezelfdertijd voor de architect het belang ervan wordt benadrukt, om zowel het conceptueel antwerp als het materieel antwerp van het gebouw volkomen te beheersen. Een uitmuntend architect weet hoe hij producenten, fabrikanten en aannemers moet uitdagen om gebouwcomponenten te maken die de stand van de techniek verhogen. Dit boek onderstreept de basis voor een dergelijke kennis en kunde. Dr Alan J. Brookes
Voorwoord
5
lnleiding Men is sinds de zestiger jaren voortdurend bezig geweest constructieve systemen, buiseigenschappen en constructieve verbindingen te onderzoeken in technisch gericht onderzoek. Het gebruik van buisvormige staalprofielen voor dragende constructies is al decennia lang een gebruikelijke praktijk. Omdat de technische ontwikkelingen in buisconstructies voortdurend werden gepubliceerd, zijn constructeurs en fabrikanten zeer goed op de hoogte van aile verbeteringen. Architecten werden ook wei op de hoogte gehouden maar bleken toch binnen hun beroepsactiviteiten niet op een aansprekende wijze gestimuleerd en geYnspireerd te worden om stalen buizen toe te passen in hun draagconstructies. De voorspellingen voor de huidige stand van de best bekende techniek gaan ervan uit dat dieper technisch onderzoek slechts zal resulteren in steeds kleiner wordende verbeteringen (wetmatig aan het begrip van de 'afnemende meeropbrengst'). Vanuit het denken in geYndustrialiseerde bouwproducten en geprefabriceerde bouwcomponenten in de leerstoel Productontwikkeling aan de faculteit der Bouwkunde TU Delft is de tijd rijp om de huidige situatie te evalueren en om vernieuwend ontwerpen met buisconstructies in de architectonische beroepspraktijk aan te moedigen en te stimuleren.
de visie, integratie en synergie van deze vier invalshoeken nodig heeft. In de oudheid werd ooit de Dorische orde vervangen door de lonische orde, waarbij de slankere en meer gedetailleerde eigenschappen van de laatste orde de kennis en cultuur van een hoger ontwikkelde samenleving symboliseerde. Evenzo heeft het architectonisch gebruik van slanke buisvormige kolommen waarbij de nieuwste produktontwerptechnologie wordt ingezet, geleid tot het realiseren van delicate, aantrekkelijke en soms zelfs opwindende bouwdelen en gebouwen. De architectonische expressie die veel bouwtechnisch ge"interesseerde architecten nastreven in hun werk, heeft geleid tot een bijzondere constructief en technisch beeldgebruik. Sommige voorbeelden behoren tot hoogstaande architectuur. De introductie van lichtgewicht constructies in de moderne architectuur was in de intelligente ontwikkeling logisch en onvermijdelijk. Gewoonlijk worden daken gerealiseerd voor grootschalige bijeenkomsten van mensen, voor verkeersgebonden functies en voor macroprocessen en gebeurtenissen. Maar deze functionele geschiktheid is slechts het begin van het ontwerpproces. Door een studie naar technische oplossingen, komen naast het constructieve schema ook de keuze van het profiel en het detailontwerp aan de orde. De esthetica van buisconstructies is
lndustrieel ontwerp
Diagram van de synergie tussen architedonisch, constructief en industrieel ontwerpen.
In dit boek wordt de huidige stand van zaken betreffende het ontwerpen van buisconstructies behandeld, gezien door de ogen van een architect. Onderverdeeld in de vier invalshoeken van architectonisch, bouwconstructief, draagconstructief en industrieel ontwerpen, wordt de stelling onderbouwd dat een goed antwerp
lnleiding
De buisconstrudie van dit Pavilioen van de Toekomst in Sevilla voegt het architedonisch, het construdief en industrieel antwerp biina samen tot een beeldhouwwerk (pag. 44).
7
Onderlinge raakvlakken tussen wetenschappen: detail van een radar constructie in buis voor de NASA, nu tentoongesteld in Florida: ruimtevaart en constructies.
gegeven maar inzicht en overzicht hoe deze verschillende schema's werken en zouden kunnen worden gecombineerd, gezien vanuit het uitgangspunt om de architectonische ruimte in materiele zin vorm te geven, waarbij weer het verschil tussen verticale en horizontale constructies aan de orde komt. Het vijfde hoofdstuk beschrijft een aantal aspecten van industrieel ontwerpen betreffende het detailontwerp, het maken van prototypes, de produktie en fabricage. Het behandelt ook de produktie van constructieve buisprofielen en de fabricage van buizen tot elementen en componenten, met behulp van lassen en van koppelingen overeenkomstig de ontwerpbehoeften. Ook de assemblage van geprefabriceerde componenten, het hijsen en het monteren op de bouwplaats komen aan de orde. Het zesde en laatste hoofdstuk speculeert op toekomstige ontwikkelingen op het gebied van de filosofie, het ontwerpen, de engineering, de fabricage, de assemblage, de montage en de kwaliteit die buisconstructies in de architectuur kunnen aanbrengen.
lnfeiding
Mijn dank voor het voorbereiden van dit boek gaat uit naar Paul de Ruiter die me in het eerste onderzoek assisteerde, verder naar Miente Janzen, Cees de Boer en Marijke de Goey die me adviseerden over de tekst en Miranda Lether, Simon Dillon en Mieke Eekhout, die illustratiemateriaal verzamelden. Kees Bijl heeft de Nedelandse bewerking van het oorspronkelijk in het Engels geschreven boek gestimuleerd, waarna ik een eigen tekstbewerking heb toegepast. Allen ben ik dankbaar voor hun niet aflatende pogingen om in de drukte van de professionele wereld rond mij. tekst en afbeeldingen te stroomlijnen zodat een coherent geheel ging ontstaan.
Prof dr ir Mick Eekhout
9
Kanzai Airport door Renzo Piano in Osaka.
10
